新华报业·中国江苏网讯（记者 苑青青）植物什么时候长得快？如何通过改善环境让植物“快乐生长”？近日，南京农业大学工学院张诚副教授团队在传感器领域著名期刊《生物传感器及生物电子》上发表论文，报道了其在穿戴式植物传感器领域取得的新进展。张诚介绍，团队经历4年研制的“穿戴式三维传感器”，可以更好地感知植物的生长和情绪。
传感器是监测植物生长的重要装置。随着智慧农业的发展，研究者们研制出穿戴式植物传感器，具有原位实时监测植物性状与微环境信息的能力。然而，目前主流的穿戴式植物传感器主要采用二维平面结构，需要不停地重新安装，否则会影响植物的生长。
二维传感器和三维传感器有何区别？
“看，这款传感器的造型和普通传感器有所不同，它是立体的，犹如在叶片上架个桥。”张诚解释，二维传感器就是把传感材料贴在植物表面，不仅不透气，如果长时间贴在表面还会让植物表皮无法伸展。因此，为了不影响植物生长，科研人员需要及时更换传感材料。“这既浪费时间和材料，数据的读取也不够完整。”
难题如何破？
张诚告诉记者，与二维平面传感器不同，三维折纸结构传感器在理论上具有无限高的延展性与透气性，其延展性与透气性源自其结构而非材料。团队通过调整结构参数并考虑其他因素的优化设计后，延展性与透气性大大提升。在与采集电路及手机APP集成后，团队开发出一套智能传感系统，可用于实时监测叶片全生命周期的伸长量与微环境。“我们在南瓜叶片上测试后发现，该系统能准确监测叶片伸长量与微环境，并且对植物叶片生长的阻碍微弱。”
“在这些折痕里，我们可以放入敏感材料，用来捕捉乙烯的释放量。”张诚解释，要监控什么项目，设计者可以根据实验需求进行个性化设计。乙烯被称之为植物多巴胺，从其释放量可获悉植物的情绪。“如果释放得多，说明其心情好，心情好时生长就快。什么温度、什么光照、什么湿度心情最好？这些都有实验数据来印证。通过进一步分析，揭示了微环境对植物生长的影响。更让我们兴奋的是 ，由于不紧贴植物，敏感材料的温度可以提高，如此以来其敏感度就更高，感知力也就越强。”随着这些植物们的“生长密码”被掌握，张诚的内心充满自豪。
这种穿戴式三维传感器如何赋能田间生产？记者了解到，该穿戴式三维传感器已经应用于南京农业大学的菊花培育基地中。“它就相当于每片叶子的个性化外衣。根据研究需要穿戴不同功能的外衣。”张诚说，从目前的技术看，该穿戴式三维传感器可以做到“一叶一衣”。他表示，这一研究将推动穿戴式植物传感器在植物表型组学、植物-环境互作及智慧农业等领域的应用。
